Güç kalitesi, tüketici noktasında gerilimin/akımın; dalga şeklinin saf sinüs formunda olması, etkin değerlerinin (RMS), faz açılarının ve frekansın sabit ve izin verilen sınır değerler arasında olması olarak tanımlanabilir.

Güç kalitesi problemleri genel olarak geçici olaylar, gerilim kalitesi problemleri ve dalga şekli bozulmaları şeklinde üç ana başlık altında incelenebilir.

Geçici olaylar (transient) kendi içinde darbe (impulsive) ve salınım (oscillatory) olmak üzereikiye ayrılır. Yıldırım darbe geçici olaylarına, kondansatör anahtarlamaları ise salınım geçici olaylarına örnek olarak verilebilir.

Herbiri ayrı ayrı incelenebilecek gerilim kalitesi problemleri, kesintiler (interruptions), gerilim çökmesi (sag), düşük gerilim (undervoltage), gerilim yükselmesi (swell), aşırı gerilim (overvoltage) şeklinde sınıflandırılır. Yüksek güçlü yüklerin devreye girip çıkması, şebeke hatalarının en yaygın nedenleri olarak gösterilmektedir.

DC offset, harmonikler, ara harmonikler (interharmonic), çentikler (notching), gürültü (noise), gerilim salınımları (voltage fluctuations/flicker), gerilim dengesizlikleri (unbalance) ve frekans değişimleri (power frequency variations) dalga şekli bozulmalarının nedenleridir. Bu bozulumlar gerilim/akım dalga şekillerinin saf sinüs formundan sapmasına neden olur.

Güç Kalitesi Problemlerinin Maliyeti

Güç kalitesi problemlerinin maliyeti çeşitli faktörlere bağlı olarak değişiklik gösterse de genel olarak aşağıdaki başlıklar dikkate alınmaktadır: 

► Enerji Verimliliği Kayıpları: Güç kalitesi sorunları, kayıpları arttırarak enerji verimliliğini azaltır. Bu durum, işletmelerin enerji maliyetlerinin artmasına ve daha fazla enerji tüketimine neden olacaktır.

► Üretim Kaybı: Yetersiz güç kalitesi, endüstriyel tesislerde üretim hatlarının durmasına veya verimliliğin azalmasına neden olacağından işletmelerin üretkenliklerinde kayıplara yol açar.

► Hammadde Kaybı: Üretimde kullanılan ve güç kalitesi problemi nedeniyle üretilen malzemenin kalitesinin düşmesi veya hatalı çıkması, hammadde maliyetlerini, üretimde yer alan işçilik maliyetlerini, kaybedilen üretimi telafi etmek için gereken ekstra emeği vb. İçerir.

► Personel maliyeti: İş akışının bozulması nedeniyle personelin verimsiz hale gelmesinden kaynaklanan maliyettir.

► Ekipman Zararları: Elektrik cihazları ve ekipmanlar, çeşitli güç kalitesi problemleri nedeniyle zarar görebilir. Cihazın tamamen hasar görmesi, kullanım ömrünün kısalması, ekstra bakım, yedek ekipman ihtiyacı vb. Gibi yüksek maliyetlere neden olur.

► Veri Kaybı: Bilgi teknolojisi sistemlerindeki güç kalitesi sorunları, veri kaybına veya sistem çökmelerine yol açabilir. Bu durum, işletmeler için kritik öneme sahip verilerin kaybedilmesine ve veri kurtarma çabalarına maliyet getirebilir.

► İş Sürekliliği Maliyetleri: Güç kesintileri veya kalitesizlikleri, iş sürekliliği planlarını devreye sokmayı gerektirebilir. Bu durum, yedek güç sistemlerinin kullanılması veya iş süreçlerinin geçici olarak durdurulması gibi ek maliyetleri içerebilir.

► Müşteri Kaybı ve İtibar Kaybı: Güçle ilgili sorunlar, hizmet sağlayıcılar veya perakende işletmeler için müşteri kaybına ve itibar kaybına neden olabilir. Müşteriler, sürekli hizmet kesintileri veya kalite sorunları nedeniyle başka sağlayıcılara yönelebilir.

► Diğer maliyetler: Teslimat yapılmaması veya geç teslimattan kaynaklanan cezalar, çevre cezaları, kişisel yaralanma maliyetleri (varsa), artan sigorta oranı vb. İçin ödenen maliyetler bu başlık altında değerlendirilebilir.

Bahsedilen tüm maliyetler, güç kalitesi problemlerinin doğrudan ve dolaylı etkilerini içermektedir. İşletmeler, güç kalitesi sorunlarını önlemek veya bunlarla başa çıkmak için yatırım yaparak, güvenilir ve sürekli bir enerji kaynağına sahip olma ihtiyacını değerlendirmelidir.

Güç kalitesini düzeltmek için gerekli önlemler alınmadan önce, bozulmaların kaynakları ve sebepleri doğru şekilde belirlenmelidir. Özellikle güç kalitesi bozulmasının türü doğru bir şekilde sınıflandırılırsa, etkileri tanımlanabilir ve bozulmanın kaynağı belirlenerek uygun çözüm yöntemleri geliştirilebilir.

Ancak, çoğu durumda güç kalitesi problemi ve etkileri doğru şekilde tanımlanamayabilir. Bu durumun nedeni ise bu problemlerin çok kısa sürede oluşmalarıdır. Güç kalitesi kaynaklı arızalar olay kayıtları incelenerek belirlenmeye çalışılır. Reaktif yaklaşımda arıza gerçekleştikten sonra, sınırlı örnekleme frekansı ve arıza öncesi durum incelenerek arızanın nedeni belirlenmeye çalışılır. Bu yaklaşımda sistem koruma, izolasyon koordinasyonu, sistem dinamikleri, şebeke işletimi veya ekipmanı tanıma gibi farklı uzmanlık alanlarındaki bilgilerin birleştirilmesi gerekmektedir. Aktif yaklaşımda ise sistem sürekli olarak yüksek örnekleme frekansı ile izlenir ve güç kalitesi problemleri ve oluşturacağı olumsuz etkiler önceden belirlenerek önemli bir kısmı etkili şekilde azaltılabilir.



Siemens PTI'ın (Power Technologies International) ürün ve hizmetlerinden birisi olan Power Quality Analytics (PQA) ile güç kalitesinin sürekli izlenmesi ve analizini sağlayabilir, uzman ekiplerimizle olası arıza nedenlerini tanımlaması ve çözüm önerileri ile kesinti maliyetlerini azaltarak tedarik güvenilirliğini artırabilirsiniz.

PQA sistemde bulunan güç kalitesi kaydedicilerinden gelen akım ve gerilim sinyallerini işler. Gerekli ölçüm cihazı sayısı ve ölçüm noktalarının optimal konumu, ilgili şebeke sistemine bağlı olarak değişir. Şebeke ile tesisin bağlantı noktası, daha önce arıza yaşanan şüpheli fiderler, kritik ve hassas yük fiderleri, generatör fiderleri sıkça tercih edilen bağlantı noktalarıdır. Uzmanlarımızın desteği sayesinde uygun noktaları rahatlıkla belirleyebilirsiniz.

Kalite kaydedicilerden toplanan veriler wireless router üzerinden veriyi PTI PQ laboratuvarına aktarır. Bu bulut ortamı, Siemens sunucuları için güvenlik yönergelerine göre işletilmektedir. Güncel sistem mimarisi, mevcut güvenlik prosedürlerinin kullanımını desteklemektedir. Enerjinin sürekli anlık olarak değerlendirilmesi açısından veri transferi yöntemi daha çok tercih edilse de offline modda da çözümlerimiz bulunmaktadır.


 

Şekil 1: Power Quality Analytics (PQA) yapısı

Büyük miktardaki veriden ilgili olayların tespiti, en büyük zorluklardan biridir. PQA’de bu sorunu çözmek için çeşitli yapay zeka yöntemleri uygulanmaktadır. Bunlar arasında kümeleme, görüntü tanıma ve kural tabanlı uzman sistemler bulunmaktadır.

Machine Learning ve/veya Deep Learning, ölçülen olağandışı değerlerin tanımlanmasını ve tarihî kayıtlarla karşılaştırılarak olayların sınıflandırılmasını mümkün kılmaktadır. Kural tabanlı değerlendirmeler, uzmanlar tarafından gerçekten önemli sinyallerin değerlendirilmesini ve odaklanılmasını sağlar.

PQA sürecinin veri toplama, transfer ve analiz aşamaları tamamen otomatiktir. Ancak, nihai sınıflandırmada PQ uzmanları son sözü söylemektedir. Sistem tarafından önerilen teşhisle hemfikir olabilmekte veya onu düzeltebilmektedirler. Her durumda, otomatik teşhis süreci sürekli olarak iyileştirilir ve genişletilir.

Güç kalitesi uzmanımız sonuçları gözden geçirir ve kritik olay belirlendiğinde sistem, kullanıcıyı uyarır. Mobil Güç Kalitesi Uygulaması (PQApp), kaydedilen olayların detaylı raporlarına doğrudan erişim sunar.

Uygulama sayesinde, belirlenen kritik olaylar hakkında hemen uyarı mesajları alacak ve tüm ölçüm noktaları ve analiz sonuçları ile ilgili genel bir bakışa sahip olabilirsiniz. Entegre iletişim fonksiyonu bilgi alışverişini kolaylaştırmaktadır.

Sistemdeki anormal olaylar erken ve güvenilir bir şekilde tespit edilen kullanıcı, arızaları tanımlayabilecek ve uygun iyileştirme önlemlerini belirleyebilmek için kök nedenin farkında olacaktır.

Şekil 2: PQA bileşenleri ve iş modeli

Özet olarak, Siemens PTI'ın ürün ve hizmetlerinden birisi olan Power Quality Analytics (PQA) ile, güç kalitenizin sürekli izlenmesi ve analizini sağlayabilir, uzman ekiplerimizle olası arıza nedenleri ve çözüm önerileri ile kesinti maliyetlerini azaltarak tedarik güvenilirliğini artırabilirsiniz.


Ayrıntılı Bilgi için Tıklayınız.





Siemens A.Ş.
Akıllı Altyapılar Bölümü / Şebeke Yazılımı Birimi

Turhan Türker
Elektrik Yüksek Mühendisi

turhan.turker@siemens.com